中厚板是国家经济建设不可或缺的主要钢铁产品之一,其生产工艺和产品质量关系着建筑、交通、国防、管道运输等多个领域的发展。随着石油、天然气等能源的运输需要,国家对管线用钢的性能也提出了更高的要求。而目前应用较多的中厚板热连轧工艺虽具有高生产效率、高成材率等优点,但其变形过程影响因素众多,用传统的实验方法精准预测轧后产品的组织及性能存在较大困难,不利于新产品的研发。本文采用有限元的方法对中厚板热连轧过程进行模拟,建立弹塑性热力耦合有限元模型,针对X100管线钢,研究了轧制过程中温度场、应变场及应力场的变化规律,分析了开轧温度、压下量、轧辊转速等工艺参数对板材塑性变形的影响;并根据轧后冷却工艺的特点,建立了轧后冷却过程的有限元模型,对冷却过程的温度场进行研究,分析了不同冷却速度对温度场和组织演变的影响,并对组织演变情况进行预测。为了尽可能减小计算量,本文将实心的轧辊等效为一个刚性心部和弹性外部的组合体,从而可以在实际计算时简化成空心圆筒;另外引用了模拟比参数,将模拟对象的实际尺寸按比例缩小;最后,考虑到对称性,只对整个模型的四分之一进行有限元分析。通过FEM分析,获得了不同工艺参数对轧制过程的影响规律。当压下量为30%、轧辊转速为27 rpm时,轧件表面残余应力在开轧温度为1100℃时最大,心部残余应力随轧制温度变化不明显,应变在1100℃时最大;当开轧温度为1000℃、轧辊转速为27 rpm时,终轧温度在压下量较大时分布较均匀;当开轧温度为1000℃、压下量为30%时,轧辊转速较大时,终轧温度分布较均匀,残余应力和应变随转速变化不明显。本文研究了不同冷却参数对相变的影响,预测了冷却后X100管线钢的微观组织。当对流换热系数为2000 w/（m2·℃）时,内部组织为粒状贝氏体和多边形铁素体（GB+QF）,表面与中心处的组织最均匀;当换热系数为3000 w/（m2·℃）时,中心处组织为粒状贝氏体和多边形铁素体（GB+QF）,表面组织大部分为粒状贝氏体和多边形铁素体（GB+QF）,并有少量贝氏体铁素体析出（BF）;当对流换热系数为4000 w/（m2·℃）时,中心处组织为粒状贝氏体和多边形铁素体（GB+QF）,表面组织为粒状贝氏体和多边形铁素体（GB+QF）以及马氏体（M）和贝氏体铁素体（BF）的混合组织。本文研究工作及结果对于中厚板轧制过程的优化及轧后冷却过程的微观组织预测及控制具有较好的参考价值,也为管线钢新产品的研发提供了一种有效的方法。